黄建明实战案例专栏 | 【案例23】超声波检测轴类零件的步骤

文章来源:微信公众号:航空无损检测
23 超声波检测轴类零件的步骤
   

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作为无损检测人员的主要目的是检测出裂纹,最好在裂纹萌生的阶段就能有效及可靠地检出,也就完成了我们的职责



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实战案例专栏 /   案例23

类零件是指火车、电车、钢缆卷筒、齿轮箱、马达、船尾轴以及用轴做成的传动轮轴等,当裂纹源头的位置确定后,如果可以完全拆卸时,可用多种NDT方法全面检测;


表面裂纹可用磁粉和渗透检测法,内部的裂纹则可用射线和超声波检测。


如何确定疲劳裂纹的源头,请参考我另一篇文章「寻找疲劳裂纹源头的分析步骤」。


在不能拆卸或只能局部拆卸的情况下,选择NDT方法就会有局限性,特别是轴类零件,一般只能用超声波方法检测。


在超声波检测前需要一些参考资料,包括:详细结构图图纸、材质、尺寸、形状、位置、探测空间、裂纹位置和方向等等。


例如:超声波检测时就要根据以上的资料来选择检测的位置、仪器、探头 (频率、尺寸、角度、波型)、参考试块以及辅助工具等。


详细检测步骤如下方块流程图所示。


(检测流程图)

1. 「纸上谈兵」超声波检测步骤流程图


超声波检测有一个最好的优点是可以用实物1:1 作图预演示,「纸上谈兵」的意思是指在图纸上画出主声束扫瞄到裂纹源头,先从裂纹的源头位置向探头的位置投射过去,看能否在什么位置和角度直接扫查到裂纹源头,又或者需要利用底面和侧面的反射来扫查裂纹。


(注意:不要用扩散角,因为它是不可靠的。)


2.「三看」和「四换」


我把超声波检测扫查时通常遇到的三种情况用「三看」来表示。


当超声波能清楚地扫查到缺陷回波时称为「看得见」;当缺陷回波与构件本身轮廓回波混淆不清楚时称为「看不清」;当缺陷与声束平行或无法用主声束扫查到的时候称为「看不见」


这些都是可以在纸上画图准确地显示出来,而且在实际检测中也是这样的情况,除了波型转换回波和延迟回波外,以上三种状况是可以直接作图和估算出来的,「看得见」 是我们最想得到情况,在「看不清」和「看不见」缺陷的时候,我们决不可以不看!否则漏检的裂纹就会引起大的事故!


用「四换」方法让缺陷可以「看得见」,何为「四换」呢?


这就是「换位置」「换角度」「换方向」「换方法」,从不同位置、角度、方向做超声波扫查就可以解决零件内部缺陷,对于表面形状不规则的回波与小缺陷回波混淆不清时,换磁粉或者渗透探伤方法就可以轻易地解决了超声波的困难,再不行就换「脑袋」换上有经验的人做,也是一种有效的方法。


用这四换的方法就可以将它们变成「看得见」了。


3. 对比试块或参考试块


作图后需要用对比试块或参考试块来调校仪器的量程和灵敏度。通常有三个方法做对比试块


1.照图1:1加工试块及加人工缺陷;用相同级别的或者接近的材料机加工试块,仿真裂纹源头的位置用线切割槽或锯槽的方法仿真裂纹;


2.用实物做对比试块和加上人工缺陷;用完全一样的实物做试块,这样的好处是同一材料同一状态, 仿真裂纹源头的位置用线切割槽或锯槽的方法仿真裂纹;


3.用实物上有真实裂纹作对比试块;这是最好的情况,因为人工缺陷是无法百分之百仿真出真实裂纹的;


4.在完全没有任何对比试块时,只好用被检测的构件上的结构来调校仪器,例如:端头、键销槽、油孔、台阶等,做对比和调校灵敏度。


4.  探伤表面的处理、方法和 「三重」


接触式超声波检测方法都必须在被检测的表面打磨光滑,然后涂抹上耦合剂进行检测;


轴类零件多数是在轴的两端头平面进行,有空间位置时也可以试用横波小角度斜探头。


探头的移动速度一定要慢慢地旋转和移动,当遇到可疑回波时必须再次和慎重地重新调校仪器重新测试重新比较的「三重」工作。


在确定有裂纹后需要时拆卸或局部拆卸,用目视或其它NDT方法再验证检测结果。


得注意的是作为NDT工作人员,如果漏检就是失职;如果没有裂纹但你误判为有裂纹时,客户更加不放过你,而且以后再也不相信你了;


这对NDT人员来说是相当大的精神压力,故在做检测时务必小心慎重


5. 什么原因造成疲劳失效呢?


疲劳失效的原因有时候是很简单的,但有时候也可以很复杂,错综复杂的就更需要专家去做了,因为失效分析多数由是大学里的博士、教授或专业失效分析师来做,需要高深的学问和技术,他们有很高的学历、经验和先进的分析化验仪器,可以全面地从宏观到微观、从物理性质到化学性质、从设计到使用等等一系列分析和判断,可以很准确地找出造成疲劳断裂的原因,无论是上法庭打官司或是提出改进设计制造方案,都具法律效力的,所以有关失效分析的案例最好交由专家去做。


作为无损检测人员的主要目的是检测出裂纹,最好在裂纹萌生的阶段就能有效及可靠地检出,也就完成了我们的职责



关于作者



黄建明 长期从事在役无损检测技术工作近40年。任职于香港安捷材料试验有限公司,北京理工大学珠海学院“应用物理(无损检测方向)”本科专业兼职教授。美国焊接学会会员,美国无损检测学会会员,中国机械工程学会会员暨无损检测分会理事。英国焊接和无损检测人员考试发证章程(CSWIP)焊接检验督察,英国无损检测人员考试发证章程(PCN)II级焊缝射线照相评片员,美国焊接学会(AWS)高级焊接检验督察,AWS焊接导师,美国无损检测学会(ASNT)NDT检验师-UT、RT、MT、ET III级(高级)技术资格,中国机械工程学会无损检测分会RT、UT 3级(高级)技术资格。


联系方式:

邮箱:kmwong@aes.hk

公司:香港安捷材料试验有限公司 


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